Исследование толщины и микротвердости полученного слоя при анодировании алюминиевых сплавов

Цель − исследование толщины и микротвердости полученного слоя при анодировании алюминиевого сплава Д16Т различными способами.

Методы. Для достижения поставленной цели были изучены и опробованы известные способы анодирования алюминия, а также предложен комбинированный способ: анодирование в водных растворах электролитов; анодирование в расплавах солей; плазменно-электролитическое анодирование; плазменно-электролитическое анодирование в расплаве солей. Было создано 4 установки для анодирования. Для исследования была выбрана простая деталь в виде кольца. Такая форма позволяет понять рост оксида как с внешней стороны, так и с внутренней поверхности образца.

При выборе сплава для экспериментальных исследований рассматривались различные алюминиевые сплавы: сплавы с низким содержанием легирующих элементов или легированные магнием (АМг3, АМг6) имеют более низкую микротвердость и прочность по сравнению с дюралюминиями (Д16Т), что также ограничивает их применение в некоторых областях промышленности.

В качестве испытуемого материала был выбран сплав Д16Т как один из самых распространённых и сложных для качественного толстослойного твердого анодирования.

Результаты. Было исследовано 4 способа анодирования. Разработан собственный метод анодирования − плазменно-электролитический в расплаве солей. Способ отличается электропроводящей средой, ее более высокой химической активностью при процессе анодирования. По сравнению с образцами, полученными известными способами, данный метод анодирования показал более высокие показатели микротвердости полученного покрытия порядка 1704 HV0.2.

Заключение. Проведённые эксперименты показали, что анодирование в водных растворах электролитов имеет микротвердость в 2 раза больше микротвердости сплава Д16Т, плазменно-электролитическое анодирование позволило увеличить микротвёрдость в 4 раза, а разработанный метод плазменно-электролитического анодирования в расплаве солей позволил повысить микротвердость в 9 раз.

1. Ofoegbu S.U., Fernandes F.A., Pereira A.B. The sealing step in aluminum anodizing: a focus on sustainable strategies for enhancing both energy efficiency and corrosion resistance // Coatings. 2020. Vol. 10, is. 3. P. 226. https://doi.org/10.3390/coatings10030226.

2. Влияние защитных покрытий на ресурс алюминиевых радиаторов автотракторной техники и экосистему / О.Н. Дидманидзе, Р.Т. Хакимов, Г.О. Цыплаков, Т.Ю. Вальдман, И.В. Цыплакова // АгроЭкоИнженерия. 2025. № 3 (124). С. 82-93.

3. Параметрические показатели формы частиц электрокорунда, полученного электродиспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е / Е.В. Агеев, А.И. Пыхтин, Е.П. Новиков, А.Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 4. С. 40-53. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2022-12-4-40-53.

4. Новиков Е.П., Агеева Е.В., Чумак-Жунь Д.А. Изучение формы и морфологии порошка, полученного из отходов алюминия методом электроэрозионного диспергирования // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 4 (17). С. 13-17.

5. Ефремов А.Н. Моделирование скорости травления деформируемых алюминиевых сплавов в растворах щелочей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2024. Т. 26, № 2. С. 31-39.

6. Эволюция поверхности алюминия при его предварительной подготовке и анодировании в силикатно-щелочном электролите / Е.Н. Грибанов, А.И. Горшков, Э.Ю. Юшкова, М.А. Якунина // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2023. № 6 (362). С. 93-100. https://doi.org/10.33979/2073-7408-2023-362-6-93-100.

7. Медведев Д.Л., Седова Н.А. Влияние наноструктуры и морфологии поверхности на покрытия Al2O3, проведенной при термохимической обработке // Chemical Bulletin. 2023. Т. 6, № 3. С. 48-64.

8. Агеев Е.В., Новиков Е.П., Агеева А.Е. Оптимизация процесса получения частиц электрокорунда электродиспергированием отходов алюминия марки АД0Е в воде // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 3. С. 72-89. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2022-12-3-72-89.

9. Влияние примеси SiO2 на трансформируемость тетрагональной фазы циркониевой керамики, армированной частицами Al2O3 / А.А. Дмитриевский, Д.Г. Жигачева, Н.Ю. Ефремова, П.Н. Овчинников, Г.В. Григорьев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2021. Т. 11, № 1. С. 47-60.

10. Медведев Д.Л., Седова Н.А. Исследование микродугового оксидирования как метода улучшения технических характеристик сплавов алюминия марки AA5086 и титана марки ВТ6 // Безопасность труда в промышленности. 2023. № 9. С. 12-17.

11. Электрокристаллизация металлов в каналах пористых пленок анодного оксида алюминия: реальная структура темплата и количественная модель электроосаждения / А.А. Ноян, И.В. Колесник, А.П. Леонтьев, К.С. Напольский // Электрохимия. 2023. Т. 59, № 7. С. 378-390. https://doi.org/10.31857/S0424857023070083.

12. Медведев Д.Л. Исследование плазменного электрического оксидного покрытия, сформированного на опытных образцах пластин из алюминия марки 1050 // Безопасность труда в промышленности. 2023. № 4. С. 7-13. https://doi.org/10.24000/0409-2961-2023-4-7-13.

13. Ефремов А.Н. Математическая модель прогнозирования пористости анодно-окисного покрытия на алюминиевом сплаве АМГ6 // Русский инженер. 2024. № 3 (84). С. 38-43.

14. Лесневский Л.Н., Николаев И.А. Износостойкость деталей пар трения в авиационной и космической технике // Космическая техника и технологии. 2024. № 2 (45). С. 84-94.

15. Anodizing-induced cracking in the preparation of TiO2 nanotube arrays / W. Zhang, K. Kang, A. Wei, Y. Liu, F. Yang // Micro and Nanostructures. 2023. Vol. 181. P. 207626. https://doi.org/10.1016/j.micrnq.2023.207626.

16. Перетягина А.Д., Цибульникова В.Ю. Перспективы применения микродугового оксидирования для повышения эффективности производства изделий из металла // Журнал прикладных исследований. 2024. № 2. С. 93-99. https://doi.org/10.47576/2949-1878.2024.2.2.013.

17. Валеев Р.Г., Чукавин А.И. О масштабируемости морфологической структуры пленок пористого анодного оксида алюминия // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 395-405. https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.35

18. Синтез и структура нанопокрытий из кобальта на пористом оксиде алюминия / Р.Г. Валеев, А.С. Алалыкин, А.Н. Бельтюков, В.В. Кривенцов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2023. № 11. С. 72-77. https://doi.org/10.31857/S1028096023110225.

19. Исследование защитно-декоративных нанокомпозитных анодных покрытий черного цвета на алюминиевом сплаве АМГ5 / Н.М. Яковлева, А.Н. Кокатев, К.И. Оськин, К.В. Степанова, А.М. Шульга // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89, № 7. С. 34-44. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2023-89-7-34-44.